[發明專利]D/A轉換器

有效

• 申請號: 201310058162.6
• 申請日: 2013-02-25
• 公開（公告）號: CN103297056A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 鈴木久雄
• 申請（專利權）人: 富士通半導體股份有限公司
• 主分類號: H03M1/66
• 分類號: H03M1/66
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 朱勝;陳煒

技術領域

本公開內容涉及一種數模（D/A）轉換器。

背景技術

用于將數字信號轉換成模擬信號的D/A轉換器的一個示例是使用梯型電阻器網絡的R-2R型D/A轉換器。

如圖24所示，R-2R型D/A轉換器包括電阻器網絡301和與數字輸入信號D0至D2對應的三個開關302至304。各個開關302至304包括耦接在處于高電位電壓VD電平的接線311與電阻器網絡301之間的晶體管302a至304a以及耦接在電阻器網絡301與處于低電位電壓GND電平的接線312之間的晶體管302b至304b。晶體管302a至304a和晶體管302b至304b根據數字輸入信號D0至D2互補地導通和關斷。

R-2R型D/A轉換器輸出模擬信號VOUT，該模擬信號VOUT具有通過利用包括在電阻器網絡301中的電阻元件以及各個晶體管302a至304a、晶體管302b至304b的導通電阻來對高電位電壓VD與低電位電壓GND之間的電壓差進行分壓而獲得的電壓值。例如，如圖25所示，R-2R型D/A轉換器輸出具有與代碼（十進制數）和數字輸入信號D2至D0相對應的電壓值的模擬信號VOUT。在圖25中，模擬信號VOUT的電壓值指示高電位電壓VD=6.4V以及低電位電壓GND=0V的情況。代碼以十進制數的形式表示由數字輸入信號D0至D2表示的二進制數。

存在D/A轉換器與多位數字輸入信號相對應以增加分辨率的要求。例如，在圖26中示出了R-2R型D/A轉換器的情況。另一D/A轉換器包括：第一級D/A轉換單元，用于生成與數字輸入信號的高階位對應的電壓；以及下一級D/A轉換單元，用于基于第一級D/A轉換單元的輸出電壓來生成與數字輸入信號的低階位對應的電壓。參考例如日本早起公開專利公布第2003-224477號和第5-248028號以及日本經審查專利公布第63-6170號。

發明內容

在圖24所示的R-2R型D/A轉換器中，根據數字輸入信號D0至D2對晶體管302a至304a、302b至304b的尺寸進行加權。在圖24中，各個晶體管302a至304a、302b至304b旁邊所示出的數值表示晶體管尺寸比。“×1”表示1倍，“×2”表示2倍，“×4”表示4倍。

對晶體管尺寸進行加權以抑制模擬信號VOUT的線性的降低。在包括在電阻器網絡301中的電阻元件中流動的電流的值根據設置的代碼（數字輸入信號D0至D2）而變化。因此，如果各個晶體管302a至304a、302b至304b的導通電阻值是相同的值，則耦接到各個晶體管302a至304a、302b至304b的電阻元件的端子電壓由于電阻元件中流動的電流而變化。端子電壓變化降低了模擬信號VOUT的線性。

因此，在R-2R型D/A轉換器中，晶體管的面積隨著位數的增加而增大。例如，如圖26所示，對應于數字輸入信號D3、D4和D5的開關305至307的晶體管305a至307a、305b至307b的面積為“×8”、“×16”、“×32”。例如，6位D/A轉換器包括3位D/A轉換器中包括的晶體管以及尺寸為3位D/A轉換器中包括的晶體管的尺寸的8倍的晶體管。也就是說，如果數字輸入信號的位數加倍，則D/A轉換器的面積遠遠大于2倍。

晶體管的最小尺寸受制造技術（小型化技術）限制。相應地，圖24中所示的“×1”的晶體管的尺寸不小于受制造技術限制的最小尺寸。也就是說，各個晶體管的尺寸減小受制造技術限制。這成為妨礙多位D/A轉換器的面積減小的因素。

根據實施例的一個方面，提供了一種數模（D/A）轉換器，其生成與數字輸入信號相對應的模擬信號。D/A轉換器包括：多個D/A轉換電路；以及以負反饋方式耦接在多個D/A轉換電路之間的放大器電路。多個D/A轉換電路包括：第一級D/A轉換電路，被配置成接收包括數字輸入信號的最低有效位的多位數字輸入信號；以及其他D/A轉換電路，被配置成接收比其前一級D/A轉換電路接收到的數字輸入信號的位更高階的位。每個D/A轉換電路包括：與D/A轉換電路接收到的數字輸入信號相對應的R-2R梯型電阻器網絡；多個第一晶體管，耦接在電阻器網絡與處于第一電壓電平的第一接線之間，所述多個第一晶體管的尺寸以2的冪為比率來設置；以及多個第二晶體管，耦接在電阻器網絡與處于第二電壓電平的第二接線之間，所述多個第二晶體管的尺寸以2的冪為比率來設置，并且根據數字輸入信號來與所述多個第一晶體管互補地分別導通和關斷。

實施例的一個方面提供了一種能夠抑制由于數字輸入信號的位數的增加而引起的面積增大的D/A轉換器。